[发明专利]一种基于双氧水废水处理的活性碳基碳纳米管的制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于双氧水废水处理的活性碳基碳纳米管的制备工艺，属于活性碳基碳纳米管制备技术领域，该工艺包括以下步骤：将双氧水生产过程中产生的多环蒽醌类的有机废水通过活性炭A进行过滤处理，得到滤液和活性炭B；取部分滤液，加入Fe(NO₃)₂，H₂O₂试剂；加入NaOH溶液，得到Fe(OH)₃的铁泥；取剩余滤液B，使其在CO水超临界体系下反应，从而得到小分子有机物；将铁泥和小分子有机物混合，形成固体混合物；将固体混合物和活性炭B混合，移至马弗炉，得到含有活性炭基碳纳米管的煤粉。本发明通过处理双氧水废水，然后利用双氧水废水中铁、钠离子和有机物以及处理过程中使用的活性炭反应得到活性碳基碳纳米管。

技术领域

本发明涉及活性碳基碳纳米管制备技术领域，更具体地说，它涉及一种基于双氧水废水处理的活性碳基碳纳米管的制备工艺。

背景技术

双氧水废水是化学工业中产生量非常大的废水之一，主要含蒽醌类的多环芳烃，因为他难以高效处理，因此吸引了大量研究人员关注，Fenton法处理工业废水也是国际上处理废水的主流方法，但处理过程中废水中所含的有机物和铁离子通常没有被很好地利用而直接排放，为了在一定程度上避免资源的浪费以及提倡绿色化学工艺，有必要设计更多回收并利用其中的铁元素，利用NaOH将Fe³⁺离子沉淀下来，并作为后续碳纳米管生长的催化剂使用。

活性炭本身就是很好的多孔吸附材料，在废水处理过程中主要用来吸附有机物，碳纳米管的存在可以极大程度增加活性炭的吸附能力，当碳纳米管与活性炭结合在一起后，活性炭基碳纳米管的吸附性能会显著提升，活性炭基碳纳米管吸附下来的有机物也可以作为碳纳米管生长的基底材料。

碳纳米管因其独特的一维结构在力学、电学、热学及吸附方面具有优异的特性而被广泛使用，但是因为其价格昂贵，所以它的大规模应用市场也被限制。开发利用无法利用的废水制备碳纳米管的技术已成为碳纳米材料领域最具挑战性的方向之一。

活性炭基碳纳米管指的是以活性炭为基底生产的碳纳米管，利用废水中的小分子有机物作为碳源，利用芬顿试剂反应过程中的铁和沉淀铁离子过程中钠为催化剂，并使用过滤过程中的活性炭作为生长基地来生长碳纳米管。

中国专利CN202010448273.8(申请号)、CN202010132264.8(申请号)分别利用价格低廉的煤或者甲烷为碳源制备碳纳米管的工艺(或方法)，前者利用煤热解产生的随热解气带出的硫氧化物被半焦吸收产生的噻吩类难降解气体参与碳纳米管生成，后者利用纯净的甲烷和CO₂重整过程中积碳的生成制造碳纳米管，但是两者都没有对原料进行前处理。中国专利CN200710198794.7(申请号)直接在碳表面生长碳纳米管，再在碳纳米管的表面通过化学气相沉积法负载铂金纳米催化剂的碳纳米管电极的制造方法及碳纳米管电极，但其制造成本较高，工艺较为复杂，对生产环境和设备的要求较高。

中国专利CN201210361045.2(申请号)同样利用超临界水氧化处理方法，其中提到了有机废水依次经高压泵、预热器，同时利用压缩机分流通入氧气进入该氧化装置，本专利使用了合成气作为超临界的气源，但是超临界完成之后在进行氧化过程，依然把有机物彻底氧化了，对具有利用价值的有机物来说是一种资源的浪费。

《芬顿试剂在废水处理中的应用》(2006)一文中提到了使用不同的处理方法如UV-Fenton试剂法、破乳-Fenton试剂法和、电Fenton法等处理工业废水，使其COD大幅降解，但有机物完全矿化成CO₂和水。

《芬顿氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的研究》一文中提到了使用芬顿试剂处理焦化废水，欲解决COD和色度的达标排放问题。但经过2h的处理，COD去除率仅达到53％，处理效能较低的同时且用到了FeSO4、聚丙烯酰胺等试剂，这极大地提高了处理成本，性价比较低。